spannung und der Kurzschlussstrom?

Ernst‐Reuter‐Schule II
Experimente mit einer Experimentiersolaranlage
Thema: Wie groß ist die Leerlaufspannung
und der Kurzschlussstrom
Lernstation
Solar
Hinweis: Ihr habt Euch zuvor mit der Benutzung der Experimentieranlage vertraut gemacht, indem ihr die
dazugehörige Handreichung gelesen habt.
1. Aufgabe:
Temperatur : Datum: Uhrzeit: Lichtleistung:
o C
LUX
Lichtleistung:
0
bei 555 nm Wellenlänge
Watt/m 2 0
http://jumk.de/calc/beleuchtungsstaerke.shtml
Versuch 1:
Wie groß ist die Leerlaufspannung und der Kurzschlussstrom
Technisch bedeutsame Kenngrößen für Solarzellen sind
U 0
Leerlaufspannung
Die Leerlaufspannung ist die höchste Spannung, die eine Stromquelle haben kann
I C
Kurzschlussstrom
Der Kurzschlussstrom ist die höchste Stromstärke, die
mit einer Stromquelle erhalten werden kann.
P MPP , P nen Maximale Leistung = Nennleistung
U MPP
Spannung im Punkt maximaler Leistung = Nennspannung
I MPP Strom im Punkt maximaler Leistung
η Wirkungsgrad
Temperaturabhängigkeit von Leerlaufspannung,
Kurzschlussstrom und elektrischer Leistung.
Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom
Stellt alle Schalter auf Aus
Jetzt ist der Stromkreis unterbrochen und das Amperemeter zeigt an, dass
kein Strom fließt. Die Solaranlage arbeitet im Leerlauf und das Voltmeter zeigt die
Leerlaufspannung U 0
an.
Verbindet sodann die Stecker, die in den Buchsen des Ventilators waren.
Jetzt ist der Stromkreis kurzgeschlossen und das Voltmeter zeigt keine
Spannung mehr an. Am Amperemeter wird jetzt der Kurzschlussstrom IC
angezeigt.
Tragt eure gemessenen Werte hier in die gelben Felder ein:
Licht- Leerlauf- Kurzschlussleistung
spannung U 0 strom I C
[W/m²] [V] [A]
0 0,00 0,000
Der Kurzschlussstrom ist eine Kenngröße für eine Solarzelle.
Um ihn zu bestimmen, wird die Solarzelle kurzgeschlossen. Dies ist
nur bei Solarzellen unbedenklich möglich . Im Unterschied zu
Solarzellen werden elektrochemische Stromquellen (Batterien,
Akkumulatoren, Brennstoffzellen) bei Kurzschluss geschädigt.
Wie hängen Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom von der Lichtleistung ab

Versuch 2: Dieses Experiment ist an einem Tag zu unterschiedlichen Zeiten durchzuführen.
Hinweis: Die Anzeigen der Instrumente können zwischen
verschiedenen Werten hin- und her springen. Beobachtet einige
Sekunden und nehmt den höheren Wert.
Uhrzeit Licht- Leerlauf- Kurzschluss- ACHTUNG!
leistung spannung U 0 strom I C Dezimalstellen hier
[W/m²] [V] [A] und in allen folgenden
0 0,00 0,000 Tabellen mit einem
0 0,00 0,000 Komma "," und nicht
0 0,00 0,000 mit einem Punkt "."
0 0,00 0,000 trennen!
Erstellt mit dem Diagrammassistenten ein Diagramm, in welchem die
die Leerlaufspannung U 0 (auf der y-Achse)
über der Lichtleistung (auf der x-Achse)
aufgetragen g ist, und fügt es in das gelbe Feld ein.
Wenn ihr mit EXCEL nicht so gut vertraut seid, hilft euch dabei ein Mentor.
An dem Diagramm könnt ihr erkennen, dass die Leerlaufspannung bis etwa
30 W/m² stark von der Lichtleistung abhängt. Bei Lichtleistungen
größer als 50 W/m² ändert sie sich kaum noch.
Hier sind noch einmal eure Messwerte:
Uhrzeit Licht- Leerlauf- Kurzschlussleistung
spannung U 0 strom I C
[W/m²] [V] [A]
0 0 0,00 0,000
0 0 0,00 0,000
0 0 0,00 0,000
0 0 0,00 0,000
Erstellt mit dem Diagrammassistenten ein Diagramm, in welchem die
die Kurzschlussstrom I C (auf der y-Achse)
über der
Lichtleistung
(auf der x-Achse)
aufgetragen ist, und fügt es in das gelbe Feld ein.
Aus dem Diagramm könnt ihr erkennen, dass der Kurzschlussstrom annähernd
linear mit der Lichtleistung zunimmt.
Schätzt ab, welcher Kurzschlussstrom bei voller Sonneneinstrahlung von 1000 W/m²
fließt und tragt den Wert hier als weitere charakteristische Größe für diese Solaranlage
ein:
Ergebnis:
Bei voller Sonneneinstrahlung ist ein Kurzschlussstrom von
I C =
Ampere zu erwarten.